計算機シミュレーションによるブロックコポリマーの形態の研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650797
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 波田野 彰 東京大学, 教養学部, 助手 (10012395)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 徹 東京大学, 教養学部, 助手 (90153444)
• Keywords: 高分子鎖の統計 / 計算機シミュレーション / ブロック共重合体 / ラメラ相 / 経路積分法

Research Abstract

鎖長が互いにほぼ等しいジブロック共重合体の集合体が示す典型的なラメラ相を前提として,その相形成機構,鎖の形態および統計性を明らかにするために計算機シミュレーションを行った。
はじめに基礎開発として,2次元の孤立鎖について,互いに異なるブロックに属するセグメント間での斥力変化に応じた形態変化の様子を調べた。次いでラメラ相であることをアプリオリに仮定した条件,すなわちラメラ面に垂直な方向に関しては折り畳み境界条件を,平行方向に関しては周期的境界条件を果すことにより,これをラメラ相を形成している集合系としてシミュレーションを行った。層間の距離と密度をいろいろに変化させることにより、互いに異なるブロックに属するセグメント間の斥力と同一ブロック内のセグメント間に作用する排除体積をパラメータとして,全体として系が溶融状態を形成していることなどを見ることによって,そこでの鎖の形態を求めた。統計的挙動は経路積分法に基づいて調べた。
はじめにメトロポーリス法により,鎖の一部分をガウス鎖の条件を満たすように変化させてそれを評価し,安定相を見いだした。これは強く分離するものについての評価に向いていることが分かったが、形態の統計挙動には更に工夫を要することが分かった。
そこで次ぎに単純重み付き経路和により調べた。はじめに2次元で行い,計算時間を節約する改良を行い,その下に3次元系に対して調べ,もっともらしい形態を見いだした。安定条件を探るために密度を一定に保って境界条件を変化させ,また温度も変化させ,形態変化を追跡した。ここでの方法は弱い分離系に対して有効である。
更に以上の経験をもとに,格子上を這わせる新しい方法も開発した。これは従来のものより緩和挙動が2桁は速い方法であり,相の形成過程を観察するのに適している。現在研究を継続中である。

Research Products

• [Publications] 波田野彰,源馬徹: "Computer Studies on Statistics of Two Dimensional Diblock Copolymer Systems.II." Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 36. 59-62 (1993)
• [Publications] 湊孝夫,波田野彰: "Approximate Calculation of Shape Tensor Eigenvalues for Two Dimensional Polymer Chains" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 36. 63-66 (1993)